Zmień prędkość pulsusupermocny ultrakrótki laser
Termin „super-ultrakrótkie lasery” odnosi się zazwyczaj do impulsów laserowych o szerokości impulsu rzędu dziesiątek i setek femtosekund, mocy szczytowej terawatów i petawatów, a ich skupione natężenie światła przekracza 1018 W/cm². Lasery super-ultrakrótkie i generowane przez nie super-źródła promieniowania oraz wysokoenergetyczne źródła cząstek mają szerokie zastosowanie w wielu podstawowych dziedzinach badań, takich jak fizyka wysokich energii, fizyka cząstek elementarnych, fizyka plazmy, fizyka jądrowa i astrofizyka, a wyniki badań naukowych mogą następnie służyć odpowiednim gałęziom przemysłu high-tech, medycynie, ochronie środowiska, energetyce i bezpieczeństwu obronnemu. Od czasu wynalezienia technologii wzmacniania impulsów chirpedowych w 1985 roku, pojawienie się pierwszego na świecie urządzenia o mocy uderzeniowej (beat wat)laserPo wybudowaniu pierwszego na świecie lasera o mocy 10 watów w 2017 roku, lasery super-ultrakrótkie koncentrowały się w przeszłości głównie na uzyskaniu „najintensywniejszego światła”. W ostatnich latach badania wykazały, że w warunkach utrzymywania superpulsów laserowych, jeśli można kontrolować prędkość transmisji impulsów lasera super-ultrakrótkiego, może to przynieść dwukrotnie lepsze rezultaty przy o połowę mniejszym nakładzie pracy w niektórych zastosowaniach fizycznych, co ma zmniejszyć skalę laserów super-ultrakrótkich.urządzenia laserowe, ale poprawić jego skuteczność w eksperymentach z fizyką laserową o dużym polu.
Zniekształcenie czoła impulsu ultramocnego ultrakrótkiego lasera
Aby uzyskać moc szczytową przy ograniczonej energii, szerokość impulsu jest zmniejszana do 20–30 femtosekund poprzez zwiększenie pasma wzmocnienia. Energia impulsu obecnego ultrakrótkiego lasera o mocy 10 watów wynosi około 300 dżuli, a niski próg uszkodzenia siatki kompresora sprawia, że apertura wiązki jest generalnie większa niż 300 mm. Wiązka impulsowa o szerokości impulsu 20–30 femtosekund i aperturze 300 mm łatwo przenosi zniekształcenia sprzężenia czasoprzestrzennego, zwłaszcza zniekształcenia czoła impulsu. Rysunek 1 (a) przedstawia czasoprzestrzenne rozdzielenie czoła impulsu i czoła fazy spowodowane dyspersją roli wiązki, przy czym pierwszy wykazuje „czasoprzestrzenne nachylenie” względem drugiego. Drugim jest bardziej złożona „krzywizna czasoprzestrzeni” spowodowana przez układ soczewek. RYS. Rysunek 1 (b) przedstawia wpływ idealnego czoła impulsu, nachylonego czoła impulsu i zagiętego czoła impulsu na przestrzenno-czasowe zniekształcenie pola świetlnego na obiekcie docelowym. W rezultacie natężenie skupionego światła ulega znacznemu zmniejszeniu, co nie sprzyja silnemu polu lasera ultrakrótkiego.
Rys. 1 (a) pochylenie czoła impulsu spowodowane przez pryzmat i kratkę oraz (b) wpływ zniekształcenia czoła impulsu na pole światła czasoprzestrzennego na tarczę
Kontrola prędkości impulsów o bardzo dużej mocyultrakrótki laser
Obecnie wiązki Bessela wytwarzane przez stożkową superpozycję fal płaskich wykazują wartość użytkową w fizyce laserów wysokiego pola. Jeśli stożkowo nałożona wiązka impulsów ma osiowo-symetryczny rozkład czoła impulsu, wówczas geometryczne natężenie w środku generowanego pakietu fal rentgenowskich, jak pokazano na rysunku 2, może być stałe nadświetlne, stałe podświetlne, przyspieszone nadświetlne i spowolnione podświetlne. Nawet połączenie odkształcalnego lustra i fazowego przestrzennego modulatora światła może wytworzyć dowolny przestrzenno-czasowy kształt czoła impulsu, a następnie zapewnić dowolną, sterowalną prędkość transmisji. Powyższy efekt fizyczny i technologia modulacji mogą przekształcić „zniekształcenie” czoła impulsu w „kontrolę” nad nim, a następnie zrealizować cel modulacji prędkości transmisji ultramocnego lasera ultrakrótkiego.
Rys. 2. Stałe impulsy światła szybsze od światła, stałe impulsy podświetlne, przyspieszone impulsy światła szybsze od światła i spowolnione impulsy światła podświetlnego generowane przez superpozycję znajdują się w geometrycznym środku obszaru superpozycji.
Chociaż odkrycie zniekształcenia frontu impulsu nastąpiło wcześniej niż odkrycie lasera super-ultrakrótkiego, zjawisko to zyskało szerokie zainteresowanie wraz z rozwojem lasera super-ultrakrótkiego. Przez długi czas nie sprzyjało to realizacji głównego celu laserów super-ultrakrótkich – ultrawysokiej intensywności skupionego światła, dlatego naukowcy pracowali nad tłumieniem lub eliminacją różnych zniekształceń frontu impulsu. Obecnie, gdy zjawisko „zniekształcenia frontu impulsu” rozwinęło się w „kontrolę frontu impulsu”, udało się regulować prędkość transmisji lasera super-ultrakrótkiego, co otwiera nowe możliwości i środki dla zastosowań laserów super-ultrakrótkich w fizyce laserów wysokiego pola.
Czas publikacji: 13 maja 2024 r.